应用SVM算法进行股票预测

如今,提到股市,大多数人都会想到沪深股市。目前,我国大陆仅有上海、深圳两家证券交易市场,深圳交易所为中小板和创投板块,上海证券市场为中国内地首屈一指的市场,上市公司数、上市股票数、市价总值、流通市值、证券成交总额、股票成交金额和国债成交金额等各项指标均居首位。我国人口基数大,所以股民数量也不容小觑。

在机器学习理论被炒得火热的今天,网络上对于股票的走势预测信息层出不穷。这也提起了我对这个小项目的兴趣,于是自己查阅了一些资料,简单的实现了一下股票预测算法。本项目居于SVM 支持向量机,它是一种十分优秀的分类算法,能为股票带来一定程度上的预测。原理就不多赘述了,可以进行参考的书目有很多,例如周志华老师的《机器学习》,李航老师的《统计学习方法》。

本次项目选择沪深300中农业银行股票作为原始数据。这些数据在网易财经-农业银行的页面中均可以获取到。我们选择2015年1月1日到2018年3月20号的数据作为本次项目的数据集,供后面的分析使用。下面首先介绍一下项目的实现过程。

1.数据处理

这些年来,小波理论得到了极其迅速的发展,而且由于小波具备良好的时频特性,因而实际应用也非常广泛,如数学领域,信号分析、图像处理等通信领域以及医学成像领域。在去噪领域中,小波理论也同样受到了许多学者的重视,他们应用小波进行去噪并获得了非常好的效果。信号中的频率分量可以在传递过程中携带许多信息,同时在传递过程中也会夹杂一些噪声。同样的,股票在顺移过程中,也会收到市场以外的诸多因素的影响,这和信号的传递过程十分相似。于是,本文我们像通信系统滤波过程一样,对股价进行二阶小波消噪处理。

本项目基于matlab进行消躁处理,我们先借农业银行2015年一整年的所有开盘日数据进行去噪尝试,结果如下:


原始收盘价与消躁后收盘价对比
原始最高价与消躁后最高价对比
原始最低价与消躁后最低价对比

通过上述三组数据的对比,我们可以发现原本带有许多微小毛刺的原始曲线被处理的很平滑,而同时又保持了曲线应有的涨落趋势,可以说经过去噪处理的曲线符合我们的预期。

接下来我们借助SVM算法进行股票预测。首先我们要确定预测过程中所依据的特征向量,网站中为我们提供的股票指标很多,展示如下:


预测中使用的特征向量要具有代表性,且权重相同,并且要求我们尽可能多的选择机组特征向量,本文将特征值最终选定为最高价、最低价和收盘价三个指标。

2. 开始训练

首先,我们先使用16-17年农业银行股票的最高价、最低价和收盘价三个维度的数据进行训练,此时输入的适量是一个N*3的矩阵,N表示样本数,3表示样本特征数。接下来我们预测未来K天的收盘价涨落情况,此时我们应该比较当天的收盘价与K天后的收盘价大小,当K天后收盘价大于当天收盘价,则 label=1,反之则 label=-1。接下来我们需要考虑的则是选取多大长的的训练长度比较合适。

首先我们先选定训练长度为50,100和200并预测未来7天的股票情况,即N = 50、100、200,K=7.2016年和2017年的开盘日均为244天,所以我们的数据集长度为488.如下图所示,图中红颜色线为预测值,黑色线为初始值。


如上图(a)所示,当训练长度为50时,预测曲线与实际曲线有较大差距,我们基本无法通过预测曲线获取有用信息;接着我们加大训练长度到100,结果如图(b)所示,这是预测曲线与原始曲线较多部分出现吻合,但很多涨落情况并没有体现出来,设置出现相反的情况,这对于我们预测股票趋势并选择买入或抛出是不利的;于是我们继续加大训练长度到200,结果如图(c)所示,在这种情况下两条曲线的涨落趋势基本保持一致。由此我们可以得到结论,训练集越大则预测结果越准确,于是在接下来的预测工作中,我们选取训练长度N = 200.


3. 进行预测

接下来我们应用2017年前200个开盘日数据对2017年底截止到2018年3月20日的股票进行预测。其结果如下:


由图所示,预测从2017年11月开始,持续到2018年3月20日。纵观整体预测曲线,二者很多涨落特征都非常吻合,下面我们通过数据再次验证预测的准确率,由于前期曲线趋于平缓,所以我们选取2018年2月1号以后的数据进行验证。


根据表格中实际数据与预测数据的注意对比,可以计算出预测准确率为70.6%(当实际无涨落时,预测为涨也判为准确)。可以看出,通过本算法所预测到的股票走势情况准确率较高,但是准确率还有提高的空间,可以通过扩大训练样本量,增加样本特征数等方式来实现。

4.总结

本位从整个流程上讲述了股票预测的过程,并以一支股票为例,实现了对股票走势的预测,但是由于  影响股票的因素较多,所以预测结果并不十分准确。相信若我们引入更多的训练样本与样本特征值,其准确率可以得到进一步提升。

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